[PPT]岩土工程监测技术_ppt

1、第四章 监测仪器的检验与率定第五章 仪器的安装与埋设方法第四章 监测仪器的检验和率定主要内容 第一节 监测仪器的检验和率定的目的 第二节 监测仪器现场检验内容第三节 差动电阻式仪器率定第四节 钢弦式仪器率定第五节 锚杆测力计率定第一节 监测仪器检验率定的目的监测工程（INSTRUMENTATION WORKS) 的主要环节1、监测设计、监测工程招投标、合同签订等2、仪器的采购、运输、储存、保管3、仪器的现场检验与率定4、仪器安装的土建施工（如钻孔等）5、仪器的安装、埋设、调试、保护等6、初读数的取得与相关记录，7、日常观测、巡视与记录，随工程进展的电缆铺设8、资料整理分析与信息反馈9、工程竣工

2、资料与运行期自动化监测的实施第一节 监测仪器检验率定的目的 监测仪器大多在隐蔽的工作环境下长期运行。仪器一旦安装埋设之后，一般无法再进行检修和更换。因此，对所有将要埋设的仪器必须进行全面的检验和率定。其主要的任务是： (1)检验仪器的性能是否满足要求 (2)检验仪器工作的稳定性，以保证仪器性能长期稳定。 (3)检验仪器在搬运过程中是否损坏。 （4）校核仪器出厂参数的可靠性。第二节 监测仪器现场检验内容 1、常规检验监测仪器运到现场必须检验，常规检验的内容是：(1)出厂时仪器资料参数卡片是否齐全，仪器数量与发货单是否一致。(2)外观检查。仔细查看仪器外部有无损伤痕迹，锈斑等。(3)用万用表测量仪

3、器线路有无断线。(4)用兆欧表测仪器本身的绝缘是否达到出厂值。(5)用二次仪表试测一下仪器测值是否正常。 经检验，若有上述缺陷者暂放一边，待以后详查。如发现有缺陷的仪器较多应退货或向厂商交涉处理。2、传感器的标定标定（率定）：检验仪器性能及参数的过程。标定曲线：反映测试系统输入x与输出y之间关系的曲线。 标定曲线可以是线性的，也可是非线性的，但必须是单调和一一对应的。 3、仪器的率定4、监测仪器的检验监测仪器的检验包括：1、力学性能检验：变形（受力）与仪器输出的关系 如：端基线性度检验、非直线度检验； 不重复性检验、最小读数（分辨率）检验2、温度性能检验：含0电阻检验、温度系数检验等3、防水性

4、能检验4、绝缘性能检验4、长期稳定性检验5、其它性能检验等。第三节 差动电阻式仪器率定 目前我国使用的监测仪器主要有差动电阻式仪器，通常使用的有：大小应变计、钢筋计、测缝计、渗压计、温度计、应力计、土压计等，二次仪表均为水工比例电桥。率定的内容有：最小读数(f )、温度系数()、绝缘电阻(防水能力)。各种仪器的具体率定方法如下：(一)差阻式应变计率定1最小读数(f )率定 (1)率定设备及工具。大小校正仪各1台，活动搬手2把，尖咀钳1把，起子1把，记录表(例如表41).大校正仪小校正仪检验率定过程第三节 差动电阻式仪器率定 表21 应变计率定记录表 第三节 差动电阻式仪器率定 (1)率定准备。

5、在记录表中填好日期、仪器名称、仪器编号、率定人名。按仪器芯线颜色接入水工比例电桥的接线柱，测量自由状态电阻比及电阻值。将大应变计放入校正仪两夹具中，用扳手旋紧螺丝将两端凸缘夹紧。拧螺丝时，四颗要同时缓慢地进行，边紧螺丝边监视电阻比的变化。仪器夹紧时，电阻比读数与自由状态下电阻比之差值应小于20。否则，放松后重按上述进行。而后，将千分表放入固定支座内夹紧，但须注意让千分表活动伸缩杆能自由移动为限。移动千分表支座，使千分表活动杆顶住仪器端面，并顶压0.25mm之后，固定千分表支座，转动表盘使长针指零。摇动校正仪手柄，对仪器预拉0.15mm，回零再压0.25mm。这样往返3次之后，可正式进行率定。

6、第三节 差动电阻式仪器率定 (2)正式率定。开始时，千分表盘上的小针指0.05(mm)，长针指零。摇动校正仪手柄，每拉0.05(mm)读一次电阻比，并记入表21内。拉三次后反摇手柄分级拉压。每级仍为0.05mm读一次。再继续反摇手柄，使仪器压0.05(mm)读一次电阻比，照此继续使仪器压至0.25mm后又分级退压直到回零。完成一个循环的率定，即可结束该支应变计的率定。取下仪器，测量率定后自由状态电阻比及电阻值。小应变计率定步骤同上，拉伸范围为0.06mm，压缩范围为0.12mm。第三节 差动电阻式仪器率定 (3)率定后最小读数的计算：式中 L拉压全量程的变形量，mm； L应变计标距长度，mm；

7、 Zmax拉伸至最大长度时的电阻比，0.01%； Zmin压缩到最小长度时的电阻比，0.01%。率定结果，f值与厂家比较相差小于3%认为合格。 第三节 差动电阻式仪器率定 (4)直线性a的计算： a = 式中 Zmax实测电阻比最大级差，0.01%； Zmin实测电阻比最小级差，0.01%。若a6(0.01%)为合格。2温度系数率定差动电阻式应变计对温度很敏感，它可兼作温度计使用。计算应变时须用温度修正测值，因此，应率定温度系数。(1)率定设备及工具。恒温水浴一台，水银温度汁1支(读数范围为-2050，精度0.1)，水工比例电桥1台，千分表l块，扳手2把，记录表若干张。 第三节 差动电阻式仪器

8、率定 (2)率定步骤：1)将若干冰块敲碎，冰块小于30mm备用。2)恒温水浴底均匀铺满碎冰，厚100mm，把仪器横卧在冰上，仪器与浴壁不能接触，再覆盖100mm厚的碎冰，仪器电线按色接上电桥的接线柱，把温度计插入冰中。向放好仪器的碎冰槽内注入自来水，水与冰的比例为3：7左右，恒温2h以上。3)0电阻测定每隔10分钟读一次温度和电阻值。并记下测值。连续三次读数不变后，结束0试验。得到零度时的电阻值(Ro)。4)再加入水或温水，搅动使温度升到10左右，恒温30分钟。保持10分钟读一次温度和电阻。连续测读了三次，结束该级温度测试。再加入温水搅匀，使温度保持恒温后读数。按上述办法，测四级。第三节 差动

9、电阻式仪器率定 (3)温度系数的计算：式中 Ti各级实测温度，； Ri各级实测电阻值，； Ro零度电阻值，。(4)温度T的汁算： T=a（R1-R0）式中 R1计算温度时用的电阻值，；其余符号意义同上。 第三节 差动电阻式仪器率定 3防水试验(1)试验设备及工具。压力容器、压力表、进水管、排水管、排水阀、手动或电动压水试验泵、水工比例电桥、兆欧表、扳手等。(2)试验步骤：1)用兆欧表测仪器绝缘度。将绝缘值大于50M的仪器放入水中浸泡24小时之后，测浸泡后的绝缘值。若浸泡后绝缘值下降，视为不能防水。2)将初检合格仪器放入压力容器，把电缆线从出线孔中引出，将封盖关好。用高压皮管将泵与压力容器连结，

10、起动压力泵，使高压容器充水，待水从压力表安装孔溢出，排除压力容器内所有的空气后，再安装上0.2级的标准压力表。拧紧电缆出线孔螺丝。3)试压水。可加压到最高实验压力，看密封处是否已封好。打开回水阀降压至零。如没有封堵好，处理好后再试压，直至完全密封不漏水为止。 第三节 差动电阻式仪器率定 4)把仪器的电缆按芯线颜色接到水工比例电桥接线柱上。5)按最高水压分为4-5级(等分)。从新开始，分级加压至最高压力后，又分组退压到回零。各级测读一次电阻比，并记录到正规的记录表中。完成上述试验，循环后结束。6)用500V兆欧表测仪器的绝缘电阻。绝缘电阻大于50M只为防水性能合格。(二)钢筋计率定钢筋计的率定有

11、最小读数的率定，温度率定，防水检验等。1最小读数率定 (1)率定的设备及工具。主要设备为万能材料试验机。 (2)率定步骤：1)把仪器电线按芯线颜色接到水工比例电桥的接线柱上。测量钢筋计的自由状态电阻比及电阻值。第三节 差动电阻式仪器率定 2)将钢筋计与拉压接手相连。两端夹在万能材料试验机上。3)由万能材料试验机的工作人员操作。按仪器规格决定最大拉力，分45级顶拉，退零，重复三次。4)等分45级拉到最大拉力后，分级退回零处，每级都测读电阻比，记录5)取下仪器，去掉接手，测量仪器的自由电阻比。(3)直线性a的计算：a = ZmaxZmin式中 Zmax前级Z值减后级z值之差的最大数，0.01%；

12、Zmin前级Z位减后级z值之差的最小数，0.01%。 若a6( 0.01%)为合格。第三节 差动电阻式仪器率定 (4)重复性a的计算：a为加荷卸荷两次率定过程同档位两个电阻比的最大差值a6(0.01%)为合格。 (5)最小读数f计算： 式中 F最大拉力，kN； S钢筋计算标准断面面积，cm ； Zmax最大拉力时的电阻比，0.01%； Zo拉力为0时电阻比，0.01%。 2第三节 差动电阻式仪器率定 2温度率定钢筋计的温度率定与应变计的温度率定方法相同。3防水检验钢筋计的防水检验与应变计的防水检验方法相同。(三)测缝计率定测缝计率定主要作最小读数f、温度系数、防水性能检验三个方面的率定。1最小

13、读数f的率定(1)率定设备及工具。校正仪一台，量程为50mm的百分表一只，水工比例电桥一台，扳手2把，起子一把。第三节 差动电阻式仪器率定 (2)率定步骤；1)在记录表上填好仪器编号，校验日期，人员。把测续计的电缆线按芯线颜色相应地接入水工比例电桥的接线柱上，测量仪器自由状态下的电阻和电阻比。2)把测缝计放入校正仪两夹具中，用扳手上紧，必须两端同时进行，并且在紧螺丝时要观测电阻比的变化。使夹紧后的电阻比接近自由状态下的电阻比，差值不得大于20(0.01%)。否则，放松后重新夹紧。3)把百分表放进校正仪的表架上，移动表架使百分表的活动杆顶住测缝计的一端中部，根据测缝计的量程来决定顶压长度，使百分

14、表内小指针指到中部位置后固定，调整表盘，使长针指零。4)摇动率定架手柄，对仪器预拉到仪器最大拉伸长度后，反摇手柄，回零。继续反摇，压缩仪器到最大压缩长度。反摇手柄，回零，如此反复进行三次。 第三节 差动电阻式仪器率定 5)记录下仪器未拉压前的电阻比，分级拉压仪器，级数为4-5级，每级拉或压都测一次电阻比，记入表中，结束率定。(3)最小读数f的计算、直线性及重复性a的计算，计算公式同应变计。由于测缝计量程不同，误差允许值不同。CF5型a6(0.01)a,为合格；CF10型a10(0.01)a,为合格。2.温度系数率定 测缝计温度系数的率定方法与计算完全与应变计同3.防水检验 测缝计的防水检验原则

15、上与应变计同。但由于测缝计长、断面大，在高压水中纵向受压时易使仪器损坏。因此，需用钢度大的钢板焊上夹具，把两端夹紧后，放入高压容器。第三节 差动电阻式仪器率定 (四)渗压计率定 渗压计需作最小读数f的率定，温度系数的率定，防渗检查。1最小读数f的率定(1)率定设备及工具。活塞式压力计或手摇水(油)泵，0.35级标准压力表，水工比例电桥，起子，记录表。(2)率定步骤：1)在表格上填好校验日期、人员。将渗压计电缆按芯线颜色相应地接到水工比例电桥的接线柱上，记好仪器编号，量测自由电阻和电阻比。2)把渗压计进水口螺丝与油泵螺纹旋紧，必要时加止水垫圈，装上压力表。油泵用干净的变压器油，排除油管内空气后与

16、仪器连接。第三节 差动电阻式仪器率定 3)试压3个循环后，分4-5级加压和减压，测读各级压力下的电阻比，作一个循环后结束。(3)计算最小读数f 、计算直线性a和重复性a，其计算方法与应变计同。2温度系数的率定渗压计温度系数率定方法与应变计同。3防水检验渗渗压计防水检验的设备、检验方法与应变计同。其计算方法与应变计同。 第三节 差阻式仪器率定 (五)水比工比例电桥率定 水工比例电桥是测定差动电阻式仪器的读数仪表，它的准确性直接影响所测的精度，必须经常进行率定，最好每次观测前率定一次。电桥率定器每年应送厂家鉴定一次。对SBQ4型一类的电桥率定方法可采用牢定器法和简易法两种进行；对SQ2型一类的数字

17、电桥的率定可参照说明书。1率定器法率定 (1)检验设备和工具。电阻比电桥率定器一台，100V直流兆欧表一台，QJ103型双臂电桥一台。 第三节 差动电阻式仪器率定 (2)绝缘检验。将电桥“、t”开关指向“”，“3，5”开关指向“5”，检流计阻尼开关指向“关”。用兆欧表的一根火线接电桥“黑”(或白)接线柱，地线接电桥面板，如环境相对湿度在80%以下，兆欧表指出值大于200M，则表示合格。(3)零位电位和变差检查。将电桥面板反面置放，使内部线圈向上，将可变电阻全部转向零位。将双密电桥的Pl，C1两引线接到白接线上，P2，C2两引线接可变R与50固定电阻的焊接点处，注意不使鳄鱼夹相碰。旋转双臂电桥滑

18、线电阻使双臂电桥平衡，双臂电桥测值即为比例电桥的零位电阻。零位0.01为合格。将可变电阻的4个旋扭转三圈。再测零位电阻，前后两次零位电阻测值之差不得大于0.002。 第三节 差动电阻式仪器率定 (4)准确度检验。进行电桥电阻比检验时，首先将电桥与率定器相应的接线柱用专用连接片接好，旋转率定器及电桥各旋扭三次，以后将电桥可变电阻臂的“1”、 “0.1”、“0.01”三档置于零位。对“10”档进行检验。将电桥“、t”开关指向“t”，再将率定器“Z”旋扭置于“R”位置，“R”旋扭置于“L”，调节电桥的可变电阻使“10”档置于“L”，按下电源开关，记录检流计指针的偏转角后，将桥面电阻旋扭转到“0.01

19、”档，使电阻增加0.01再记录检流计指针的偏转角，T，则“l0”档的误差，以后用同样的方法将“10”档由2至10逐一检验。第三节 差动电阻式仪器率定 对“1”档进行检验。将电桥“、t”开关指向“”，将电桥率定器“R”旋扭置于“Z”，使“Z”旋扭置于“0.95”，将电桥“10”档置于“9”，“1”档置于“5”，“0.1”档和“0.01”档置于“0”，按下电源开关，记录检流计指针偏转角，再将电桥“0.01”档置于“0”，按下电源开关，记录检流计指针偏转角，再将电桥“0.1”拨进一档，使可变电阻增加0.01，记录检流计偏转角“”，则得检流计常数T=。如此，则“0.95”档的误差为/T0.01。用同样

20、的方法检验“0.96”至“1.05”等10档。 对“0.1”，“0.01”档的检验，这两档电阻值小，其误差不影响电阻和电阻比测值。检验的目的只是查明电阻是否有假焊和接触不良。检验结果填入电桥检验记录表(例如表32)。第三节 差动电阻式仪器率定 表32 电桥检验记录表 第三节 差动电阻式仪器率定 2简易法率定 水工比例电桥检验的简易方法，仅采用一般的比例电桥即可求得被检验的比例电桥在量测电阻比时的绝对误差，以及在测量电阻时的相对误差从而满足实用的要求。用比例电桥作媒介的作法是：当以A比例电桥为媒介进行检验时，必须使A电桥的固定电阻MA与可变电阻RA形成如比例电桥盖内的线路图中的R1及R2的两比例

21、臂，然后与被检测的B电桥相连接。其具体接线方法可以从线路图中看出，接线柱1.5为MA与RA。相串联的两端，如果从MA与RA之间引出一线，即可形成比例臂，为了避免损伤仪器的焊接点，可把A电桥的电池去掉，将正负两极连通，将“”按钮接上，并将转换开关“、t”扳向“”处，即可按3号接线柱。 转动4电桥的可变电阻 RA，即可对B电桥的不同档位进行检验，交换接线柱1、5就相当于反测。第三节 差动电阻式仪器率定 求算比例电桥量测的固定电阻M的误差基本公式：式中 RB实测心电桥的电阻值，； RB反测出电桥的电阻值，。误差()的汁算： = M100例如表33中的固定电阻为99.96，因W电阻比误差为固定常量0.

22、04%，这为正常。反之，当检验结果M误差为变量时，表示电桥已不能使用。 第三节 差动电阻式仪器率定 表 33 用比例电桥作媒介检验电桥电阻比 第四节 钢弦式仪器率定 目前岩土工程监测主要使用的钢弦式仪器有应变计、位移计、钢筋计、压力盒。 第四节 钢弦式仪器率定(一)应变计率定1灵敏系数K值的率定 (1)率定设备及工具。率定架一台，千分表一块，扳手二只，起子一只，钢弦频率计一台。 (2)率定步骤： 1)在表34上填写好率定日期、试验者、仪器编号、自由状态下频率。 2)将钢弦应变计放入率定架夹头内，扳手将仪器两端夹紧前后的频率变化不得大于20Hz。 3)在率定架上安装千分表，使千分表测杆压0.5m

23、m后固定，转动表盘使长针指零。 4)对仪器拉压三次，拉0.15mm后，压0.25mm记录零位频率。分级拉压，0.5mm一级，完成一次拉压之后回零为一个循环。每级测读一次频率，作三个循环后结束。取下仪器，测其自由状态下频率。 第四节 钢弦式仪器率定34 型钢弦式传感器率定记录表 第四节 钢弦式仪器率定(3)计算灵敏系数K：式中 Li各级拉压长度，mm； L仪器长度，mm； fi各级测读的频率，Hz。(4)判断率定资料合格的方法： 第四节 钢弦式仪器率定式中 实测各级应变值； 计算的各级应变值 相对误差。 当 0. 01为合格。2防水试验 钢弦式应变计的防水试验与差动电阻式应变计的作法相同，只是测

24、量仪表由水工比例电桥改为频率计。3温度系数率定 钢弦式应变计温度系数的率定与差动电阻式应变计的率定方法相同改用频率计。由于温度对钢弦式仪器的影响较小，工地若无条件可免作。 第四节 钢弦式仪器率定(二)位移计的率定 位移计一般是由传感器及其若干附件组成。它的率定是指对传感器的率定和组装率定。1灵敏系数K的率定 (1)率定的设备及工具。大率定架附一套传感器夹具(能夹住传感器又能夹住拉杆的夹具)。扳手两把，起子1把，频率计1台，大量程百分表2只。 (2)率定方法： 1)把专用夹具固定在大率定架上，组成位移计的率定架。将传感器和拉杆夹在率定架上，再安装好百分表。摇动手柄，按传感器的量程分级拉压三次。

25、第四节 钢弦式仪器率定 2)在记录表中写好仪器编号，试验日期，人员等，用频率计读出初读数。按量程等分若干级进行拉压，各级读一次频率数记入表中，作三个循坏后结束，取下传感器。(3)灵敏系数K的计算： 式中 Li每次拉伸长度，mm； fi每次拉伸Li长度的频率，Hz； fo未拉时的初始频率，Hz； n拉压次数。 第四节 钢弦式仪器率定 (4)误差的计算：式中 Li各级拉伸长度，mm； Li各级计算的长度，mm。 若误差值小于量程的1%为合格。2温度系数率定 位移计温度系数率定与差动电阻式应变计的率定相同。因温度影响较小，因此，工地无条件时，可免作。3防水检查 水下型位移计的防水检查与差动式应变计的

26、防水检查相同。普通型可根据厂家提供的参数做现场检验。 补充：钢弦式多点位移计的检验率定与计算 仪器到货后各部件的常规检查资料的完备性检查：仪器的型号、尺寸是否与设计或订货的一致，仪器出厂时的率定卡片是否齐全，是否有仪器说明书，仪器上是否有铭牌，仪器的出厂编号是否与率定卡片一致等内容。 锚固部分的检查：检查锚头数量、型号；检查锚头与测杆的联接是否可靠；检查各锚头是否能正常工作；检查相关配件如密封环等是否完备。 测杆部分的检查：检查各测杆长度是否与定货一致，检查测杆与传感器的联接是否可靠，检查测杆及护管是否有损伤。测头组件的检查：检查测头组件是否与定货一致（4点式和6点式），检查测头组件与传感器的

27、联接与固定是否可靠，检查测头组件的引出电缆，检查测头组件内的热敏电阻温度计是否正常。其它配件的检查：是否有专用的安装工具，是否有专用电缆接头，是否有备用螺钉、密封环等。补充：钢弦式多点位移计的检验率定与计算2位移传感器的常规检查仪器的外观检查：仔细检查仪器外部有无损伤痕迹、锈斑；引出的电缆是否有损伤等。每套BGK A-6型位移计有一支传感器内置有热敏电阻，引出的电缆为4芯，其余传感器不带温度热敏电阻的引出电缆为2芯；进口的美国Geokon公司的A-6型位移计已将热敏电阻内置于测头组件内，故位移传感器不再含有热敏电阻，引出的电缆均为2芯。仪器的电阻检查：用万用表测量仪器的线路有无断线或短路；用欧

28、姆表测定导线电阻是否合乎要求。在正常情况下，仪器引线之间的电阻在18010之间。补充：钢弦式多点位移计的检验率定与计算 仪器读数的常规检查：在运输过程中，BGK A-6传感器的滑动杆上有一尼龙扎带定零位，一般传感器在零点位置便有输出读数，部分传感器在滑动杆拉出10mm左右便有输出读数，读数应在1600个数值以上；进口的Geokon A-6位移传感器的移动轴处于量程的50%，仪器到货在打开尼龙扎带前，传感器的读数应在50006000个数值之间，当打开尼龙扎带后，将对中销子置于管上缺口时，读数应在20003000个读数之间。个别仪器的读数可能会与上述数值有少量出入，一般不会对仪器质量有太大的影响，

29、但测值明显偏高或偏低可能是仪器故障引起的。补充：钢弦式多点位移计的检验率定与计算防水密封性检查：Geokon位移传感器经过完全密封并可在250psi的水压环境下工作。本项检查将仪器浸泡在水中8小时，检查其读数是否正常和稳定，无渗漏且读数正常的仪器为合格仪器。稳定性检验（零点漂移检查）：将位移传感器的对中销子置于管上缺口，并放置在桌面上，在72小时内每8小时观测一次读数并记录，读数变化应小于0.25% FSR。（即12个数值内）补充：钢弦式多点位移计的检验率定与计算2 位移传感器的现场率定 率定设备与率定分级主要率定设备和仪器：大应变计率定架、特制夹具、百分表和游标卡尺、磁性表座、频率计等。率定

30、分级：在100mm量程范围内分为10级，每级10mm。位移传感器现场检查与率定报告仪器型号： 厂家编号： 量程： 生产厂家: 率定卡片 外观检查 防水检查时间 结论 元件电阻 中点读数 零点读数 结论 : 稳定性检验： 检验时间 结论 率定过程： 将位移传感器固定在大应变计率定架上的固定夹具上，将其移动轴与率定架活动的夹具连接好，安装好磁性表座及百分表，摇动率定架的手柄使传感器至满量程，然后反方向摇动手柄回零，重复2次后开始率定。 按率定分级，从零点开始，摇动手柄使传感器的移动轴向外拉伸，每10mm用频率计读取仪器的读数（读数值为f2/1000，f为频率值）。 当达到传感器的满量程后，反方向摇

31、动手柄，使传感器的移动轴向内压缩。每10mm用频率计读取仪器的读数到零点为止。 退回零点后，保持3分钟，测取零点读数，然后按、步骤进行下一个率定循环，位移传感器率定共进行两三个拉、压循环。 位移传感器的现场率定率定结果的计算 位移传感器由振弦传感单元及经过热处理的弹簧组成，弹簧的一端连接在钢弦上，另一端连接在测杆（移动轴）上。当移动轴从传感器体中拉出时，弹簧伸长引起钢弦的拉力增加从而引起其振动频率的变化，位移的变化与振动频率的平方成正比。按403型读数仪的显示，其读数值R为f2/1000，f为钢弦的自振频率值。故位移与读数之间的换算公式为： Ui =C*（Ri -R0) 式中： Ui -i时刻

32、的位移值（mm） C-率定系数（mm/digit） Ri -i 时的读数（digit） R0-初始读数值（digit） 将两个拉压率定循环的读数与对应位移值在U-R坐标系内，按率定过程可绘制4条校准曲线，将两次拉伸率定过程的读数平均，可得到进程平均校准曲线。将两次压缩率定过程的读数平均可得到回程平均校准曲线。 将两个率定循环的所有数据按最小二乘法回归，可得到位移传感器的工作特性直线： R =a-b* U其中：a-最小二乘法直线的截距 b-最小二乘法直线的斜率 在实际应用中，率定系数C=1/b率定结果的计算将零点时的多次读数平均得到零点输出读数R0，将满量程时的多次读数平均得到满量程读数Rn，则

33、额定输出的读数差R R= R0- Rn 位移传感器的特征指标的计算公式如下：分辨率： r=1 /R 100%FSR非直线度： L=fL /R 100%FSR 滞后误差： H=fH /R 100%FSR 不重复度： R=fR /R 100%FSR 综合误差： Ec=fc /R 100%FSR率定结果的计算其中：fL -平均校准曲线与工作直线偏差的最大值； fH -回程平均校准曲线与进程平均校准曲线，荷载相同测试点读数偏差的最大值； fR -进程和回程重复校准时，各测试点读数偏差的最大值； fc -进程平均校准曲线和回程平均校准曲线二者与工作直线偏差的最大值； 率定结果的计算1 位移传感器的现场验

34、收标准 在现场检查的各项内容合格的情况下，位移传感器现场率定结果应满足如下验收标准： 分 辨 率： 0.05%FSR 不重复度： 0.50%FSR 滞后误差： 0.50%FSR 非直线度： 0.50%FSR 综合误差： 1.00%FSR； 另外，现场率定系数与厂家率定系数应进行比较，一般情况下，两者之间的差别应小于3%。进口的Geokon A-6位移计传感器在比较率定结果时应将英制单位转换为公制单位。4位移计的现场组装检查 位移计是通过长传递杆测量二点之间的相对位移量，现场组装，埋设中任一环节未做好部将会带来较大的测量误差。有条件的工地最好做组合后的率定工作，使安装后的传递杆变形对测值影响减小

35、到最低程度。没有条件的工地一般也要模拟现场条件组装一次，根据工地情况测试一下综合性能和检验组装效果，以免发生失误。 (三)钢筋计(锚杆应力计)率定 以下主要介绍灵敏系数K的率定。 (1)率定的设备及工具。钢弦式钢筋计(锚杆应力计)的率定设备和工具与差动电阻式钢筋计相似，只是用钢弦频率代替水工比例电桥。 (2)率定方法。钢弦式钢筋计(锚杆应力计)的串定方法，完全与差动电阻式钢筋计相同。 第四节 钢弦式仪器率定(3)灵敏系数K的计算：式中 P最大拉力，kN； f最大拉力时的频率，Hz s钢筋计断面积，mm ； f0未拉时的频率，Hz。(4)仪器误差判断式中 Pi各级拉力，kN3 Pi用K值计算求得

36、的拉力，kN 当 0.01为合格。 2 第四节 钢弦式仪器率定(四)压力计的率定 压力计的率定根据使用条件采用相应的试验方法。不同的传力介质所率定出的参数有一定差别。因此，标定工作需在压力计使用前提出标定方法。常用如下方法标定。1油压标定(1)标定方法。油压标定是把压力计放入高压容器中，用变压器油作传力媒介，试验方法同差动电阻式应变计防水试验。标定时，应等分五级以上压力级，每级稳压10-30分钟之后才能加压或减压。如有规范请按规范进行。 第四节 钢弦式仪器率定(2)灵敏系数K的计算：式中 pi各级压力时标淮压力表读数，MPa； fi各级压力下的频率，Hz; fo压力为零时的频率，Hz。(3)仪

37、器的误差计算：式中 计算得的压力值，MPa。 当 1%为合格。若此规定与国家有关规范有出入，以规范为准。 第四节 钢弦式仪器率定2水压或气压标定 此法是把压力计放入高压容器内，用水压或气压作媒介对压力计进行加压高压打气泵外，其他所用的设备、工具、试验方法都与油压试验同。最小读数f值的误差计算与油压法同。3油压标定 (1)主要设备。砂压标定罐，其内径应大于压力计外径的6倍，罐的底板和盖要有足够的刚度，在高压下应无大的变形。0.35级标准压力表一只，小型空压机一台，频率计一台。 (2)标定方法。将压力计放在标定罐底板上，让压力计的受力膜向上，盒底与放置底板紧密接触，导线从出线孔引出距外。 第四节

38、钢弦式仪器率定 标定用砂要与工程实际相似，如为土需夯实，厚度应大于10cm。 正式标定前，先试加压至最大量程，观察标定罐有无漏气，仪器是否正常。再按压力计允许量程，等分五级，逐级加荷，卸荷，照此作一个循环，在各级荷载下测读仪器的频率值。 (3)灵敏系数的K的计算及合格判断均同油压试验。 压力计使用前，还应通过率定确定压力盒或液压枕边缘效应的修正系数、转换器膜片的惯性大小和温度修正系数。 第五节 锚杆测力计率定 锚杆测力计是一个承载钢体，钢体上组装有差动电阻式传感器或弦式传感器。率定方法与采用的传感器类型有关，测力计的率定是标定钢体变形与荷载的关系，测定最小读数和温度修正系数，其率定方法要求如下

39、： (1)测力计的率定，应选用相应量程的标准压力机。 (2)率定时，测力计的工作条件应与测力计的实际工作条件基本相同。带有专用传力板的测力计，应与传力板组合在一起进行率定。 (3)率定时，逐级加载和逐级卸载，循环三次。二次测试结果，直线性和重复性均应小于1%(FS)。绘制仪器读数与读数荷载值的关系曲线，并计算测力计的最小读数值。 (4)测力计应抽样在压力机上水平转动90、180、270。进行率定，检验其差值。当其最大差值超过1%(FS)时，应进行允许偏心距离和允许偏斜角的测定。 第五节 锚杆测力计率定 (5)各种测力计均应进行温度率定，确定温度修正系数。率定方法与应变计相同。第一节 监测仪器安

40、装埋设前的准备第二节 各类仪器的安装埋设第三节 观测电缆走线第四节 仪器安装埋设后的工作第五章 仪器的安装与埋设方法 主要内容 第一节 监测仪器安装埋设前的准备 监测仪器安装埋设施工前应进行充分的准备，准备工作的主要内容有技术准备、设备准备、仪器检验率定、仪器与电缆连接、仪器编号、土建施工等。 (一)、技术准备 技术准备的目的是了解设计意图、布置和技术规程，以便满足设计要求，达到设计目的。技术准备的主要内容有： (1)阅读监测工程设计图纸、报告及各项技术规程，熟知设计意图和监测实施的技术方法与标准； (2)设计交底与技术培训：通过设计交底使工作人员更加了解设计意图，明确监测目的与意义；通过培训

41、，使工作人员了解技术方法、技术标准及施工注意事项，确保施工质量。 第一节 监测仪器安装埋设前的准备 (3)考察现场条件，制定施工方案：监测工程的施工是与其他工程交叉进行的，仪器安装埋设施工，既要达到设计的时机要求，又要克服恶劣环境的影响，避免干扰。因此，仪器安装埋设前，对现场条件要进行全面的考察，提出具体措施与施工方案（包括进度计划），在施工过程中还要根据条件变化随时进行调整。 (二)、材料设备准备 材料设备准备见表41所列内容。 (三)、仪器检验率定 仪器安装埋设前应按规程规范的规定进行率定或组装率定检验，按照合格标准选用。 41 仪器安装埋设施工的主要材料设备表 项目内容说明1、土建设备钻

42、孔和清基开挖机具灌浆机具与混凝土施工机具材料设备运输机具在岩土体内部安装埋设仪器时，需要钻孔、凿石、切槽和灌浆回填，机具的型号根据工程需要确定2、仪器安装设备、工具 仪器组装工具工作人员登高设备及安全装置仪器起吊机具和运输机具零配件加工：如传感器安装架及保护装置根据现场条件和仪器设备情况加以选用。3、材料电缆和电缆连接与保护管材料灌浆回填材料零配件加工材料、电缆走线材料 和脚手架材料零星材料、电缆接线材料及零配件加工材料电缆应按设计长度和仪器类型选购零星材料需配备齐全4、办公系统计算机、打印机、及相关软件各种仪器专用记录表文具纸张计算机软件包括办公系统、数据库和分析系统第一节 监测仪器安装埋设

43、前的准备(四)、仪器与电缆连接 仪器与电缆的连接是保证监测仪器能长期运行的重要环节之一。尽管仪器经过各种测试而保证无任何质量问题，可是，加长电缆或连接头有问题，仪器也不能长期正常地工作。因此，电缆与仪器的连接在安装前必须引起足够重视。 1电缆质量的要求 以差动电阻式仪器对电缆的要求为例，要求芯线电阻小、每芯差值小、防水等。因此，要求选购观测专用电缆，其橡胶外套具耐酸、耐碱、防水、质地柔软等特点，芯线直径不小于0.2mm。铜丝镀锡，100m单芯电阻小于150。 第一节 监测仪器安装埋设前的准备 电缆有两芯、三芯、四芯、五芯。用前作浸水检查，检查时把电缆浸泡在水中，线端露出水面，不得受潮。浸泡12

44、小时，线与水之间的绝缘值大于200M为合格。若电缆埋在高水压下，应在压力水中进行检查。用万用表测芯线有无折断，外皮有无破损(用打气筒向外皮内打气是否出气泡)。如与要求一致，电缆质量方为合格。 2电缆线的连接 仪器的电缆线连接，必须按要求进行： (1)电缆长度。按仪器至观测站实际需要长度，加上松弛长度进行裁料。松弛长度根据电缆所经过的路线要求确定。土坝中须按“S”型延伸，松弛长度为实际长度的15%，一般不得少于5，如有特殊要求，另行考虑。第一节 监测仪器安装埋设前的准备(2)剪线头。将选好的线端橡胶包皮剪除100mm，按表42和图41所示，把芯线剪成长度不等的线段。另一线的一端按相同颜色的长度相

45、应剪短，各芯线连接之后，长度一致，结点错开。切忌搭接处爱在一起。(3)接线。把钢丝的氧化层用砂布擦去，按同种颜色互相搭接，钢丝相互叉入，拧紧，涂上松香粉，放入已熔化好的锡锅内摆动几下取出，使上锡处表面光滑无毛刺，如有应挫平。 42 电缆连接时对接芯线应留长度表 单位：mm 第一节 监测仪器安装埋设前的准备 41 电缆连接工艺图(单位 mm) 第一节 监测仪器安装埋设前的准备4)包扎。用黄漆绸小条裹好焊接部位，再用高压绝缘胶带缠绕层，用木锉打毛电线端部橡皮，长约30mm，用脱脂棉沾酒精洗净后，涂以适量的胶水，将芯线并在一起裹上高压绝缘胶带，或硅橡胶带，或宽度20mm的生橡胶。裹时一圈一圈地依次进

46、行，并用力拉长胶带，边拉边缠，使粗细一致。包扎体内不能留空气，总长约180mm，直径30mm，比硫化器模于长2mm，外径也比硫化器大约2mm为宜。为使胶带之间易胶合，缠前宜在胶带表面涂以汽油。(5)硫化。电缆接头硫化时，在硫化器模内均匀地撒上滑石粉，将裹扎好的电缆接头放入模槽中，合上模，拧紧旋扭，合上电源加热。一边加热，一边拧紧压紧旋扭，升温到155160，恒温15分钟，关闭电源，自然降温，冷却至80后方可脱模。 第一节 监测仪器安装埋设前的准备 电线连接，也可以采用热缩材料代替硫化。目前热缩管广泛应用于观测电缆的连接，操作简单，有密封、绝缘、防潮、防蚀的效力。芯线采用57mm的热缩套管，每根

47、芯线剪断后，在每根芯线上预先套上热缩管，在上好锡的每个芯线接头上均匀地缠上热熔胶带，再小心地在热熔胶上套好热缩管。使用高温吹风机加温热缩，从中部向两端均匀地加热，使热缩管均匀地收缩，管内不留空气，热缩管紧密地与芯线结合。缠好高压绝缘胶带后，将预先套在电缆上的1820mm的热缩套管移至缠胶带处加温热缩。 (6)检查：当接头扎好后测试一次，硫化过程中和结束后各测一次，如发现异常，立即检查原因，如断线应重新连接。 电缆硫化器集线箱电缆的连接第一节 监测仪器安装埋设前的准备(五)、仪器编号(1)仪器编号的意义。仪器编号是整个埋设过程中一项十分重要的工作，常常由于编号不当，难以分辨每支仪器的种类和埋设位

48、置，造成观测不便，资料整理麻烦，甚至发生错乱。 (2)仪器编号原则。仪器编号应能区分仪器种类，埋设位置，力求简单明了，并与设计布置图一致。如某仪器编号为M123，它的含义是“M”为多点位移计，“1”是第一个断面, “2”是第二个孔，“3”是第三测点。只要知道编号的含义，一见编号就知道是什么仪器，在第 几个断面以及孔号和测点号。 第一节 监测仪器安装埋设前的准备(3)编号应标的位置。编号应注在电缆端头与二次仪表连接处附近。为了防备损坏和丢失，宜同时标上两套编号标签备用，传感器上无编号时，也应标注编号。(4)仪器编号标签。仪器编号比较简单的方法是在有不干胶的标签纸上写好编号，贴在应贴部位，再用优质

49、透明胶纸包扎加以保护。也可用电工铝质扎头，用钢码打上编号，绑在电缆上，用电缆打号机把编号打在电缆上更好。编号必须准确可靠，长期保留。钢弦式仪器常是用多芯电缆，如某四点式位移计，只需用一根5芯电缆与4支传感器相连，这样除在电缆上注明仪器编号外，各芯线也要编号。也可用芯线的颜色来区分，最好按规律连接，如红、黑、白、绿分别连接1、2、3、4各号仪器。 第一节 监测仪器安装埋设前的准备(六)仪器安装埋没的土建施工 监测工程的土建施工包括：临时设施工程施工、仪器安装埋设土建施工、电缆走线工程土建施工、观测站及保护设施土建施工。这些土建施工项日，分别在有关的项目中根据具体要求提出施工方法和标准。仪器安装埋

50、设的土建施工，在各类工程监测中也有具体的方法和标准。这类土建施工工艺和技术标准比一般工程为高，而且细，这是仪器性能和观测精度的需要。所以仪器安装埋设的应做好土建施工，经验收合格后，才能安装埋设仪器。 第二节 各类仪器的安装埋设 仪器的安装埋设工作是监测的重要环节。这一工作若没做好，监测系统就不能正常使用。大多数已埋设仪器是无法返工或重新安装埋设的。这样导致观测成果质量不高甚至整个工作失败。因此，仪器的安装埋设应事前做好各种施工准备，埋设仪器时应尽量减少对其他施工的干扰，确保埋设质量。下面按仪器种类分别叙述安装埋设的要求。(一)应变计安装埋设 应变计的应用范围比较广，在岩土工程中主要用在混凝土和

51、岩体内的应变观测，也用于其他结构物和介质的应变观测。 第二节 仪器安装埋设 1混凝土应变计安装埋设 根据设计要求，确定应变计的埋设位置。埋设仪器的角度误差应不超过1，位置误差应不超过2cm。埋设仪器周围的混凝上回填时，要小心填筑，剔除混凝土中8cm以上的大骨料，人工分层振捣密实。下料时应距仪器1.5m以上，振捣时振捣器与仪器距离大于振动半径，不小于1m。埋设时，应保持仪器的正确位置和方位，及时检测，发现问题要及时处理或更换仪器。埋设后，应作好标记，以防人为损坏，要专人守护： (1)单向应变计。可在混凝土振捣后，及时在埋设部位造孔(槽)埋设。 (2)双向应变计。两应变计应保持相互垂直，相距810

52、cm。两应变计的中心与混凝土结构表面距离应相同。 第二节 仪器安装埋设 (3)应变计组。应将应变计固定在支座及支杆等附加装置上，以保证在浇注混凝土过程中仪器有正确的相互装配位置和定位方向，并使其保持不变。根据应变计组在混凝土内的位置，分别采用预埋锚杆或带锚杆的项制混凝上块固定支座位置和方向。埋设时，应设置无底保护木箱，并随混凝土的升高而逐渐提升，直至取出。 (4)无应力计。埋设时，将无应力计筒的大口向上固定在埋设位置，然后在筒内填满相应应变计附近的混凝土，人工捣实。 第二节 仪器安装埋设 42 应变计组 1应变计；2支座（支杆）；3预埋锚杆；4保护箱；5混凝土2. 岩体应变计安装埋没 岩体应变

53、计用以观测岩体在理人应变计之后的内部变形，即由于岩体的应力变化引起的变形相对变化率。 无应力计的安装埋设第二节 仪器安装埋设 应变计在岩体内不应跨越结构面，但在节理发育的岩体内，应变计标距应加长，一般为12m。在埋设位置应设置孔(槽)，其横截面的尺寸在满足埋设要求的基础上尽可能要小。孔(槽)内应冲洗干净，不允许沾油污。埋设时应用膨胀性稳定的微膨胀水泥砂浆填充密实。仪器轴向方位误差应小于1。埋设前后应及时检测。为了防止砂浆影响仪器变形，使应变计与岩体同步变形，应变计中间应嵌一层隔离材料，见图43。应变计组应固定在支架或连接杆上，或埋没在各个方向的钻孔内。单向应变计组可固定在连接杆上埋入钻孔内的不

54、同深度。 第二节 仪器安装埋设 43 基岩内埋设应变计示意图 1基岩应变计；2隔层；3水泥砂浆；4岩石 第二节 仪器安装埋设 3钢结构应变计安装埋设 在钢结构表面安装应变计，采用如图44所示的模具定位。采用焊接固定模具时，应冷却至常温后安装应变计。埋入混凝土内的钢应变计应加保护罩。(二)钢筋计安装埋没 在岩土工程中，钢筋计主要用于观测钢筋混凝土中的钢筋应力和岩土体中的锚杆应力。安装埋设时，将钢筋或锚杆按要求的尺寸裁截，然后将钢筋计对接或对焊在钢筋或锚杆上，并保证钢筋计与钢筋或锚杆在同一轴线上。对接时，采用预先焊在钢筋上的钢接头连接，钢接头是根据钢筋计端头的螺纹配制的。焊接时，可采用对焊、坡口焊

55、或熔糟焊，焊接时仪器应浇水冷却，使仪器温度不超过 60。 第二节 仪器安装埋设 44 钢应变计设示意图(单位：mm)1应变计；2钢管；3保护盖；4M8螺钉；5上卡环；6下卡环 第二节 仪器安装埋设 1混凝土钢筋计安装埋没 钢筋计对接埋设时，与仪器两端连接带螺纹的钢接头应焊接在钢筋上。钢筋计与焊有接头的钢筋对按扔紧后，代替被测钢筋绑扎在观测部位(绑扎长度比有关规范要求略长些)。对焊的钢筋计安装时，将观测部位的钢筋按照钢筋计对焊长度裁开，然后将与钢筋计两端连接的钢筋(长度应大于1m)对焊在相应位置的钢筋上，经现场监理检测合格后，方可浇注混凝土。仪器周围人工振捣密实。混凝土固化后测基推值。2. 岩土

56、体锚杆应力计安装埋设 钢筋计用于测锚杆应力时，称为锚杆应力计。装上锚杆应力计的锚杆称为观测锚杆。观测锚杆的安装埋没，应根据观测设计的安装时机进行埋没。具体步骤如下： 第二节 仪器安装埋设 差动电阻式锚杆应力计安装第二节 仪器安装埋设 (1)根据设计的要求造孔。钻孔直径应大于锚杆应力计最大直径。钻孔方位应符合设计要求，孔弯应小于钻孔半径。钻孔应冲洗干净，并严防孔壁沾油污。(2)按照观测设计的要求裁截锚杆长度。选用螺纹连接的锚杆应力计，需要在裁截后的锚杆上先焊接螺纹接头，然后再与锚杆应力计用螺纹连接，接头与锚杆应保持同轴。(3)观测锚杆的组装。将锚杆应力计按设计深度与裁截的锚杆对接，同时装好排气管

57、。需要对焊的锚杆应力计，应在水冷却下进行对焊，锚杆应力计与锚杆应保持同轴。 第二节 仪器安装埋设 (4)经装检测合格后，将组装的观测锚杆缓慢地送人钻孔内。安装时，应确保锚杆应力计不产生弯曲，电缆和排气管不受损坏，锚杆根部应与孔口平齐。 (5)锚杆应力计入孔后，引出电缆和排气管，装好灌浆管，用水泥砂浆封闭孔口。 (6)安装检测合格后，进行灌浆埋设。一胀水泥砂浆配合比宜为:灰砂比为1:11:2，水灰比为0.380.40。灌浆时应在设计规定的压力下进行，灌至孔内停止吸浆时，持续10分钟，即可结束。砂浆固化后，测其初始值。 第二节 仪器安装埋设 (三)测缝计安装埋设 在岩土工程中，测缝计主要用于观测混

58、凝土分缝和裂缝开度变化、混凝土与岩体接触缝的开度变化、岩体裂隙的开度变化。测缝计安装埋设时，应确保仪器波纹管能自由伸缩。安装埋设过程中应注意检测，测缝计安装前后电阻比差应小于20(0.01%)。1混凝土测缝计埋设(1)在先浇的混凝土块上预埋测缝计套筒，见图45。当电缆需从先浇块引出时，应在模板上设置储藏箱，用以储藏仪器和电缆。为了避免电缆受损，接缝处的电缆用布条包上。 第二节 仪器安装埋设 45测缝计埋设(单位 ：cm)1铅丝；2测缝计套筒；3测缝计；4电缆；5储藏箱；6模板 第二节 仪器安装埋设 (2)当后浇的混凝土浇到高出仪器埋设位置20cm时，振捣密实后挖去混凝土露出套筒，打开套筒盖，取

59、出填塞物，安装测缝计，回填混凝土。2混凝土与岩体接触缝测缝计埋设(1)在岩体中钻孔，孔径应大于90mm，深度0.5m，岩体有节理存在时确定孔深，一般应大于1.0m。(2)在孔内填满水泥砂桨，砂浆应有微膨胀性，将套筒或带有加长杆的套筒挤入孔中，筒口与孔口乎齐。然后将螺纹口涂上机油，筒内填满棉纱，旋上筒盖，见图46。 第二节 仪器安装埋设 46 接触缝测缝计埋设(单位：cm)1测缝计套筒；2测缝计；3电缆；4钻孔；5砂浆；6支撑三脚架；7预拉电板；8加长杆 第二节 仪器安装埋设 (3)混凝土浇至高出仪器理设位置20cm时，挖去捣实的混凝土，打开套筒盖，取出填塞物，旋上测缝计，回填混凝土。 3混凝土

60、或岩体裂缝测缝计埋设 测缝计作为裂缝计观测混凝土和岩体预计形成裂缝或已有裂缝的开度及其变化时，主要有以下埋设方法： (1)混凝土内预计裂缝观测。将测缝计除加长杆弯钩和测缝计凸缘外，全部用塑料布缠上并包封。在理设位置上将捣实的混凝土挖出深约20cm的槽，放入测缝计，回填混凝土，见图47。 (2)岩体内部裂缝观测。在岩体内钻孔，使钻孔跨越待测裂缝，将测统计埋入孔内跨越裂缝。测缝计加长杆长度应根据岩体结构确定。 第二节 仪器安装埋设 47 裂缝计埋设图(单位 :cm)1测逢计；2裂缝；3加长杆直径32mm钢筋；4包塑料布涂沥青 第二节 仪器安装埋设 测缝计的安装埋设沿滑面的两个方向埋设的测缝计第二节